(57)【要約】  【課題】  データ伝送における伝送帯域を拡大するという課題を解決するための技術を提供する。  【解決手段】  本発明の光回路は、光信号を分岐する光分岐部と、光分岐部で分岐された光信号の少なくとも１つに第１の遅延及び位相変化を与える第１の光遅延部と、光分岐部で分岐された光信号と第１の光遅延部を通過した光信号とを結合させる第１の光結合部と、を備え、位相変化は、第１の光結合部において結合される少なくとも２つの分岐された光信号の間にφ＋２ｎπ（π／２＜φ＜３π／２、ｎは０以上の整数）の位相差を与える。【選択図】      図３
2013068853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を分岐する光分岐部と、
前記光分岐部で分岐された前記光信号の少なくとも１つに第１の遅延及び位相変化を与える第１の光遅延部と、
前記光分岐部で分岐された前記光信号と前記第１の光遅延部を通過した前記光信号とを結合させる第１の光結合部と、を備え、
前記位相変化は、前記第１の光結合部において結合される少なくとも２つの前記分岐された前記光信号の間にφ＋２ｎπ（π／２＜φ＜３π／２、ｎは０以上の整数）の位相差を与える、光回路。
【請求項２】
前記第１の遅延は前記光信号のシンボル幅の整数倍である、請求項１に記載された光回路。
【請求項３】
前記光分岐部は入力を２分岐する分岐器を複数備えて構成される、請求項１又は２に記載された光回路。
【請求項４】
前記分岐器は分岐比が可変である、請求項３に記載された光回路。
【請求項５】
前記光分岐部、前記光遅延部及び前記第１の光結合部はマッハツェンダ型光スイッチで構成される、請求項１乃至４のいずれかに記載された光回路。
【請求項６】
第２の光遅延部及び第２の光結合部をさらに備え、
前記第１の光結合部は２入力２出力の２×２結合器を複数備えて構成され、
前記第２の光遅延部は前記２×２結合器から出力される光信号に第２の遅延を与えて出力し、
前記第２の光結合部は前記第２の光遅延部から出力された光信号を結合して出力する、
請求項１乃至５のいずれかに記載された光回路。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載された光回路を複数備え、入力された光信号が複数の前記光回路を通過するように構成された光回路モジュール。
【請求項８】
光ファイバ伝送路の端部と嵌合する円筒状の空間を備えるコネクタ部と、請求項１乃至６のいずれかに記載された光回路または請求項７に記載された光回路モジュールとを備え、
前記光ファイバ伝送路の端部が前記コネクタ部と嵌合した際に、前記光回路の入力部及び出力部又は前記光回路モジュールの入力部及び出力部と、前記光ファイバ伝送路と、が光学的に結合される、光回路モジュール。
【請求項９】
光信号を分岐し、前記分岐された前記光信号の少なくとも１つに遅延及び位相変化を与え、前記遅延及び前記位相変化が与えられた光信号を結合させるる波形整形方法であって、
前記結合される少なくとも２つの前記分岐された前記光信号の間にφ＋２ｎπ（π／２＜φ＜３π／２、ｎは０以上の整数）の位相差が与えられる、波形整形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光データ信号の波形整形を行う光回路及び光データ信号の波形整形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーバ筐体間やボード間通信の高速化と大容量化に伴い、電気伝送を光伝送に置き換えることで、広帯域、低消費電力、長距離の伝送が可能な光インターコネクションの導入が検討されている。このような光インターコネクションでは光モジュールを用いて電気信号を光信号に変換することで伝送が行われる。
【０００３】
図１１に光インターコネクション装置で一般的に用いられる送信用光モジュールの構成を示す。光インターコネクション装置７は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）１と光モジュール６とを備える。光モジュール６は送信用の光素子と駆動回路とで構成される。送信用の光素子としては面発光レーザー（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）３が用いられる。光モジュール６は、面発光レーザー３、及びその駆動回路（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ  Ｄｒｉｖｅｒ：ＬＤＤ）２及び波形整形回路４を備える。駆動回路２と波形整形回路４とは、集積回路（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＩＣ）として集積化される。
【０００４】
光モジュール６が送信した光は、マルチモードファイバ（Ｍｕｌｔｉ  Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ：ＭＭＦ）５を用いて伝送される。以下に光モジュールの動作を示す。
【０００５】
ＬＳＩ１は、データ信号を光モジュール６に入力する。光モジュール６内の波形整形回路４は、入力されたデータ信号の波形整形を行い、駆動回路２に出力する。駆動回路２は、波形整形回路４から入力されたデータ信号の電圧電流変換を行い、電流に変換されたデータ信号を面発光レーザー３に出力する。面発光レーザー３は、ＬＤＤ２から入力された電流で駆動され、光信号を光モジュール６から出力する。光信号はＭＭＦ５を伝搬した後、図示されない受信装置の光モジュールに入力される。受信側の光モジュールにおいて、光信号はフォトダイオードにより受光され電流電圧変換回路によって電圧信号に変換され、受信側のＬＳＩで信号処理が行われる。
【０００６】
光モジュールを構成する光素子やＩＣ、それらを接続する電気配線、ＬＳＩから光モジュールまでの電気配線はいずれも有限の帯域を持つ。また、電気伝送路には反射が、光伝送路には分散が存在する。このため、伝送される信号の波形は振幅方向に小さくなるだけでなく時間方向にも広がる。このような原因による、波形の劣化は符号間干渉（Ｉｎｔｅｒ−Ｓｙｍｂｏｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ：ＩＳＩ）の原因となり、伝送帯域の低下をもたらす。
【０００７】
リンク全体の帯域を確保するために波形整形技術が用いられる。短距離の光通信である光インターコネクションにおいては、波形整形回路においてプリエンファシスを行うことで伝送信号の波形整形を行う技術が知られている。
【０００８】
図９は波形劣化の概念を示す図である。図９では、ビット列「０１００」のデータ信号の波形劣化について説明する。伝送前のパルス幅がΔＴｂであるデータ信号が、伝送による波形劣化により、そのパルス幅がΔＴａに広がる。その結果、ビット列「０１００」において３ビット、４ビット目の「０」の時間位置に電圧ΔＶ３、ΔＶ４が発生する。これにより、符号間干渉が起こる。
【０００９】
送信側において電気伝送路の波形劣化を補償する技術として、例えば電気回路によるプリエンファシス、フィードフォワード（Ｆｅｅｄ  Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｅｑｕａｌｉｚｅｒ：ＦＦＥ）回路がある。
【００１０】
送信側における波形整形について、図１０を参照して説明する。図１０は波形劣化を補償する波形整形の例を示す図である。図９においては、波形劣化により、ビット列「０１００」において３ビット、４ビット目の「０」の時間位置に電圧ΔＶ３、ΔＶ４が発生する結果、符号間干渉が発生していた。これに対し、図１０においては伝送前に波形整形によってデータ信号に「０」の時間位置に発生する電圧を打ち消すような、シンボル「０」における電位より低い電圧−ΔＶ５、−ΔＶ６をそれぞれ与えておく。これにより、伝送後のパルスの広がりが低減されるので、結果として符号間干渉の緩和が可能となる。
【００１１】
光回路を用いた長距離光通信における波形整形技術として、特許文献１に記載された光信号のＲＺ（ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−ｚｅｒｏ）、ＮＲＺ（ｎｏｎ ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−ｚｅｒｏ）変換のための技術がある。特許文献１に記載された光信号波形変換装置においては、ＲＺ形式の光信号をＮＲＺ形式へと変換する。特許文献１に記載された装置は、ＲＺ形式の光信号を光波形整形部で整形し、光分岐部で２つの経路で分岐する。分岐されたＲＺ形式の光信号は、光遅延付加部によって遅延時間差が付加され、光強度調節部により２つの信号の最大強度が同じになるように強度が調整される。２つの信号を光合波器で結合することで、ＲＺ形式の光信号はＮＲＺ形式の光信号に変換される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−１５９５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、図１０を用いて説明したような波形整形を電気回路で行う場合には、信号の高速化に伴い、波形整形回路内のトランジスタにも高速性が要求され、駆動回路の設計が困難になるという課題がある。
【００１４】
また、特許文献１は、２分岐された一方のＲＺ光信号をＴ／２（Ｔは信号のシンボル幅）だけ遅延させた後に結合させ、ＮＲＺ信号に変換する構成を記載している。しかしながら、特許文献１に記載された装置は、分岐されたそれぞれの光信号の相対的な位相を調整する機能を備えていない。このため、特許文献１に記載された装置は、分岐された光信号を光合波器において結合させるように構成した場合でも、図１０で説明したような光信号のシンボル「０」における光強度より低い光信号を生成することはできない。その結果、特許文献１に記載された装置には、データ伝送の伝送帯域を拡大することが困難であるという課題がある。
【００１５】
本発明の目的は、データ伝送における伝送帯域を拡大するという課題を解決するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の光回路は、光信号を分岐する光分岐部と、光分岐部で分岐された光信号の少なくとも１つに第１の遅延及び位相変化を与える第１の光遅延部と、光分岐部で分岐された光信号と第１の光遅延部を通過した光信号とを結合させる第１の光結合部と、を備え、位相変化は、第１の光結合部において結合される少なくとも２つの分岐された光信号の間にφ＋２ｎπ（π／２＜φ＜３π／２、ｎは０以上の整数）の位相差を与える。
【００１７】
本発明の波形整形方法は、光信号を分岐し、分岐された光信号の少なくとも１つに遅延及び位相変化を与え、遅延及び位相変化が与えられた光信号を結合させるる波形整形方法であって、結合される少なくとも２つの分岐された光信号の間にφ＋２ｎπ（π／２＜φ＜３π／２、ｎは０以上の整数）の位相差が与えられる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の光回路及び波形整形方法は、伝送路における伝送帯域を拡大することを可能とするという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態の光回路の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態における波形整形の手順を説明する図である。
【図３】第２の実施形態の光回路の構成を示す図である。
【図４】第３の実施形態の光回路の構成を示す図である。
【図５】第４の実施形態の光回路の構成を示す図である。
【図６】第５の実施形態の光回路の構成を示す図である。
【図７】第６の実施形態の光回路の構成を示す図である。
【図８】第７の実施形態の光回路の構成を示す図である。
【図９】波形劣化の概念を示す図である。
【図１０】波形劣化を補償する波形整形の例を示す図である。
【図１１】光インターコネクション装置で一般的に用いられる送信用光モジュールの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態の光回路および波形整形の方法について、図面を参照して詳細に説明する。図１は第１の実施形態の光回路の構成を示す図である。本実施形態の光回路１００は、光分岐部１０２、光遅延部１０３、光結合部１０４を備える。光分岐部１０２は分岐器１１１〜１１３、光結合部１０４は結合器１２１〜１２３で構成される。
【００２１】
光分岐部１０２は入力された光データ信号１０１をＮ本（Ｎは自然数）の方路１〜Ｎに分岐して光データ信号１０５として出力する。図１はＮ＝４の例を示す。光データ信号１０１は、有限の消光比を持つ。すなわち、光データ信号１０１は、シンボル「０」および「１」のそれぞれのビットにおいて０ではない光強度と電場振幅を持つ。従って分岐された光データ信号１０５もシンボル「０」のビットにおいて０ではない光強度と電場振幅を持つ。分岐器１１１〜１１３の分岐比は、それぞれの分岐器の設計により任意の値に設定できる。
【００２２】
光分岐部１０２で分岐された光データ信号１０５はそれぞれ光遅延部１０３を通り、光結合部１０４に入力される。光遅延部１０３は、入力された光データ信号に対して遅延及び位相変化を独立に付加することができる。従って、光遅延部１０３は、光遅延部１０３を通過した光データ信号１０６に対して、方路ごとに異なる、相対的な時間差および相対的な光位相差を与えることができる。光遅延部１０３から出力された光データ信号１０６は結合器１２１〜１２３においてそれぞれの位相関係において干渉を伴って結合される。そして、光データ信号１０６は、光データ信号１０７として光結合部１０４から出力される。
【００２３】
ここで、結合器１２１〜１２３においては、結合される光データ信号は、それぞれの光位相差による干渉を伴って結合される。すなわち、光結合部１０４において結合される光データ信号１０６の位相が同一である場合には、結合された光データ信号の振幅は結合される前の光データ信号の振幅の和となる。一方、結合される光データ信号１０６の位相がπ（１８０度）異なっている場合には、結合された光データ信号の振幅は結合される前の光データ信号の振幅の差となる。
【００２４】
図２は本実施形態における波形整形の手順を説明する図である。図２は、図１に示した光回路１００において、ビット列「０１００」の光データ信号１０１が光分岐部１へ入力される場合の光データ信号の光強度を示す。図２において、水平方向の破線は光強度が０であるレベルを示す。光データ信号１０１の消光比は有限であり、シンボル「０」における光強度は０ではない。
【００２５】
入力される光データ信号１０１は、シンボル「１」においてＩ０１、シンボル「０」においてＩ００の強度を持つ。それぞれのシンボルの光強度は、それぞれの電場振幅をＥ０１及びＥ００とするとＩ０１＝｜Ｅ０１｜２、Ｉ００＝｜Ｅ００｜２と表される。
【００２６】
ここで、方路「ｍ」（ｍは１〜４のいずれか）におけるシンボル「ｎ」（ｎは０又は１）における電場振幅をＥｍｎと記載する。また、ｍ＝０は、入力される光データ信号１０１を示すものとする。また、分岐器１１１から各方路への分岐比を、それぞれ方路１側をＴ１、方路２側をＲ１とする。分岐器１１２から各方路への分岐比は、方路２側をＴ２、方路３側をＲ２とする。この場合、方路１における電場Ｅ１はシンボル「１」ではＥ１１＝Ｔ１×Ｅ０１となり、方路２においてはシンボル「１」ではＥ２１＝Ｒ１×Ｔ２×Ｅ０１となる。同様に方路３におけるシンボル「１」の電場Ｅ３１はＥ３１＝Ｒ１×Ｒ２×Ｔ３×Ｅ０１、方路４におけるシンボル「１」の電場Ｅ４１はＥ４１＝Ｒ１×Ｒ２×Ｒ３×Ｅ０１である。
【００２７】
光遅延部１０３は、方路２を伝搬する光データ信号に、方路１を伝搬する光データ信号に対して１ビットの遅延を与える。また、光遅延部１０３は、方路３を伝搬する光データ信号に、方路１を伝搬する光データ信号に対して２ビットの遅延を与える。なお、光遅延部１０３は、方路４を伝搬する光データ信号には、方路１を伝搬する光データ信号に対する遅延を与えない。
【００２８】
また、光遅延部１０３は、方路１を伝搬する光データ信号１０５に対する光結合部１０４における位相差が方路２ではπ、方路３ではπ、そして方路４では０となるように各方路を伝搬する光データ信号１０５に位相変化を与える。図２には、光遅延部１０３を通過した後の方路１〜方路４における光強度が示される。ここで、１ビットあたりの遅延時間は、光データ信号のビットレートをｆ（ビット／秒）とすると、１／ｆ（秒）である。
【００２９】
上で述べたように、光遅延部１０３において、方路１及び方路４の光データ信号に対して、方路２及び方路３の光データ信号の光位相はπ異なっている。このため、結合器１２１〜１２３において、位相が同じ光データ信号が結合される際には、それらの振幅は加算される。一方、結合器１２１〜１２３において位相がπ異なる光データ信号同士が結合される際には、それらの振幅の差が出力される。このようにして、干渉を伴って光データ信号が結合される結果、光データ信号１０７が出力される。
【００３０】
ここで、結合器１２１〜１２３の結合比は、分岐器１１１〜１２３と同様とする。すなわち、方路１〜方路４に接続されている結合器のポートの結合比はそれぞれＴ１〜Ｔ３及びＲ３である。また、結合器１２１及び結合器１２２の、結合器１２２及び結合器１２３と接続されたポートの結合比はそれぞれＲ１、Ｒ２とする。光データ信号１０７の電場をＥ５とすると、時刻ｔ０における電場Ｅ５は、Ｅ５（ｔ０）＝Ｔ１×Ｅ１０＋Ｔ２×Ｒ１×Ｅ２０＋Ｔ３×Ｒ２×Ｒ１×Ｅ３０＋Ｒ３×Ｒ２×Ｒ１×Ｅ４０となる。時刻ｔ１における電場Ｅ５は、Ｅ５（ｔ１）＝Ｔ１×Ｅ１１＋Ｔ２×Ｒ１×Ｅ２０＋Ｒ３×Ｔ２×Ｔ１×Ｅ３０＋Ｔ３×Ｔ２×Ｔ１×Ｅ４１である。そして、時刻ｔ２における電場Ｅ５は、Ｅ５（ｔ２）＝Ｔ１×Ｅ１０＋Ｔ２×Ｒ１×Ｅ２１＋Ｔ３×Ｒ２×Ｒ１×Ｅ３０＋Ｒ３×Ｒ２×Ｒ１×Ｅ４０である。さらに、時刻ｔ３における電場Ｅ５は、Ｅ５（ｔ３）＝Ｔ１×Ｅ１０＋Ｔ２×Ｔ１×Ｅ２０＋Ｔ３×Ｒ２×Ｒ１×Ｅ３１＋Ｒ３×Ｒ２×Ｒ１×Ｅ４０となる。光強度Ｉ５はＩ５＝｜Ｅ５｜２となる。
【００３１】
そして、図２に示す光データ信号１０７のように波形整形された光が出力される。光回路１００は、光結合部１０４において同位相あるいは逆位相の光データ信号同士を干渉させる。このため、入力する光データ信号のシンボル「０」における光強度を下回る光強度の波形を生成することが可能となる。
【００３２】
本実施形態において、光データ信号１０１は有限の消光比をもつＲＺ符号またはＮＲＺ符号の光データ信号であり、光回路の構成よりも十分長いコヒーレンス長をもつ。光分岐部１０２及び光結合部１０４としては、例えばマルチモード干渉計（Ｍｕｌｔｉ−ｍｏｄｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ：ＭＭＩ）、ファイバカプラ、ビームスプリッタなどを用いることができる。
【００３３】
光遅延部１０３としては光ファイバ、シリコン、化合物、ポリマー、シリカなどで形成された光導波路、自由空間の光路などで構成することができる。位相差はこれら光遅延部の光路長を設計することで設定される。また、上記光遅延部に応力、張力、電圧、温度などを加えることで通過する光データ信号の位相調整を行うことができる。
【００３４】
さらに、本実施形態の構成要素は例えばシリコンフォトニクスや化合物半導体光回路、シリカ平面光回路技術等を用いてモノリシックに作成されていてもよい。
【００３５】
なお、第１の実施形態においては、光遅延部１０３が光データ信号に対して１ビット又は２ビットの遅延を与えるものとして説明した。しかし、これらの遅延が与えられる場所は光遅延部１０３である必要はない。例えば、各方路に所定の相対的な遅延量が与えられるように、分岐器１１１〜１１３の間の光路長を定めてもよい。
【００３６】
また、図１では、第１の実施形態の光回路として、４本の方路及びそれぞれ３台の分岐器及び結合器を備える構成について説明した。しかし、方路の数は４本に限られない。しそして、所定の本数の方路を構成できるのであれば、分岐器及び結合器の台数も３台に限定されない。
【００３７】
また、第１の実施形態の光回路１００では、光遅延部１０３は、方路１及び方路４を伝搬する光データ信号１０５に対する方路２及び方路３の位相差がπであるとして説明した。しかしながら、入力する光データ信号のシンボル「０」における光強度を下回る光強度の波形を生成することが可能であれば、各方路間の位相差は、上記に限定されない。例えば、光遅延部１０３は、方路１〜方路４を伝搬する光データ信号１０５のうち少なくとも２つの光データ信号１０５の結合部１０４における位相差がπ／２を越え３π／２未満となるような位相変化を、光データ信号１０５に与えてもよい。このようにして、第１の実施形態の光回路１００は、結合部１０４における干渉により方路１のシンボル「０」の光強度を下回る光データ信号を生成してもよい。
【００３８】
以上のように、第１の実施形態の光回路１００は、入力されたシンボル「０」において０ではない電場振幅をもつ光データ信号を、光分岐器によって複数の光データ信号に分岐する。そして、光回路１００は、光遅延部により時間遅延及び位相差を与えた後、光データ信号同士を電場干渉を伴って結合させることで光データ信号の波形整形を行う。ここで、光回路１００は、同位相又は逆位相の電場振幅をもった光データ信号同士を干渉させるため、入力する光データ信号のシンボル「０」における光強度を下回る光強度を波形整形として生成することが可能となる。すなわち、第１の実施形態の光回路１００は、伝送路における波形の広がりを補償するような波形整形が可能という効果を奏する。また、第１の実施形態の光回路は遅延時間および分岐比の制御により波形整形を行うため、信号の帯域によらず波形整形を行うことが可能であるという効果も奏する。
【００３９】
さらに、第１の実施形態の光回路１００において、各方路における電場振幅と位相差を光分岐部と光遅延部により制御し、Ｉ０１／Ｉ００  ＜  Ｉ５（Ｔ１）／Ｉ５（Ｔ０）となるような条件を光回路に設定してもよい。Ｉ０１／Ｉ００は、入力される光データ信号１０１の消光比であり、Ｉ５（Ｔ１）／Ｉ５（Ｔ０）は、出力される光データ信号１０７の消光比である。光回路１００は、入力及び出力の光強度が上記の関係を満たすように制御を行うことで、入力した光データ信号の消光比を向上させる波形整形が可能となるという効果を奏する。
【００４０】
また、光回路１００は、各方路の光路長の設計ばらつきが充分に小さく、温度変化等の環境条件が安定している場合には、使用中に位相変化量を調整する必要がない。このため、光回路の制御のための電力を必要とせず、光回路１００を受動部品として使用して波形整形を行うことが可能であるという効果もある。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図３は第２の実施形態の光回路の構成を示す図である。本実施形態の光回路３００は、光分岐部３０２、光遅延部３０３、光結合部３０４を備える。すなわち、光回路３００は、第１の実施形態で説明した光回路１００を、方路１と方路２とのみで構成されるように変形した光回路である。なお、方路１を伝搬する光データ信号は、光遅延部３０３を通過しない。光回路３００は、入力された光データ信号３０１に対する波形整形を行う。
【００４１】
光回路３００は、入力された光データ信号３０１を光分岐部３０２で２本の方路に分岐し、光遅延部３０３によって時間遅延及び位相差を与えた信号を光結合部３０４で電場干渉を伴って結合させる。ここで、光遅延部３０３は、入力された光データ信号に１ビットの時間遅延及びπの位相差を与える。従って、光結合部３０４に入力される光データ信号の波形は、図２の「方路１」及び「方路２」で示される。
【００４２】
光データ信号３０１を分岐し、その一方に１ビットの遅延とπの位相差を与えることにより、第１の実施形態の光回路１００と同様の作用により、光結合部３０４において、シンボル「０」よりも小さい振幅の信号を生成することができる。このようにして、光回路３００は、伝送路における波形の広がりを補償するような波形整形が可能という第１の実施形態と同様の効果を奏する。
（第３の実施形態）
続いて、本発明の第３の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図４は第３の実施形態の光回路の構成を示す図である。第３の実施形態の光回路４００は、第２の実施形態の光回路３００を、マッハツェンダ型光干渉計を用いて構成した例である。光回路４００は、第１の光スイッチ部４０２、位相変調部４０４、第２の光スイッチ部４０３を備える。第１の光スイッチ部４０２及び第２の光スイッチ部４０３はマッハツェンダ型光干渉計を用いた光スイッチであり、光スイッチの電極に電圧を印加することで各方路への分岐比を任意の値に制御することが可能である。また、位相変調部４０４は、マッハツェンダ型光干渉計を用いた光位相変調器であり、光位相変調器の電極に電圧を印加することで、透過する光の位相を制御することができる。
【００４３】
光回路４００において、光データ信号４０１は第１の光スイッチ部４０２に入力される。第１の光スイッチ部４０２は、入力された光データ信号４０１を分岐させて出力する。分岐された光データ信号はそれぞれ位相変調部４０４を通り、第２の光スイッチ部４０３で干渉を伴って結合される。ここで、第１の光スイッチ部から第２の光スイッチ部に至る２本の光路には、所定の遅延時間が与えられるように光路長差が設けられている。
【００４４】
以上のように、第３の実施形態の光回路４００は、入力された光データ信号を第１の光スイッチ部４０２によって分岐させる。そして、光遅延部４０４は、分岐された光データ信号に時間遅延及び位相差を与えた後、第２の光スイッチ部４０３で光データ信号間を干渉させて結合させる。このような構成を備えることで、光回路４００は光データ信号の波形整形を行うことが可能である。
【００４５】
また、第３の実施形態の光回路４００は、第１及び第２の光スイッチ部４０２、４０３及び位相変調部４０４を、いずれもマッハツェンダ型光干渉計を用いて構成している。このため、光回路４００は、光回路の設計が容易であり、また、光回路を作製する際の製造プロセスが単純化できるという効果も奏する。
【００４６】
さらに、第３の実施形態の光回路４００は、光回路の作成後にも第１及び第２の光スイッチ部４０２、４０３によって分岐比および結合比を自由に制御することが可能である。従って、第３の実施形態の光回路４００には、光回路の作製後の結合比の調整や、使用中の波形整形パラメータの変更が可能であるという効果がある。
（第４の実施形態）
続いて、本発明の第４の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図５は第４の実施形態の光回路の構成を示す図である。図５に示す第４の実施形態の光回路は、第１の光スイッチ部５０２、光遅延部５０４、第２の光スイッチ部５０３を備える。光遅延部５０４は光路長の異なるＮ本（Ｎは自然数）の方路により構成される。図５はＮ=４の際の光回路を示す。第１の光スイッチ部は光遅延部５０４の各方路に応じたＮ本の出力ポートを備え、各出力ポートは光遅延部５０４の各方路と一対一で結合する。光遅延部５０４のＮ本の方路は第２の光スイッチ部５０３のＮ本の入力ポートと結合する。
【００４７】
光データ信号５０１は、第１の光スイッチ部５０２に入力され、複数の方路への光データ信号として光遅延部５０４へ出力される。第１の光スイッチ部５０２の制御（例えば電圧）により、あらかじめ作成されたＮ本の光遅延部５０４の各方路を通る光データ信号の強度が任意に制御される。光遅延部５０４は方路ごとに異なる遅延量を与えるよう設計されている。光遅延部５０４を通った光データ信号は第２の光スイッチ部５０３において干渉をともない結合される。
【００４８】
以上のように、第４の実施形態の光回路５００は、入力された光データ信号を第１の光スイッチ部５０２によって分岐し、光遅延部５０４において時間遅延及び、位相差を与えた後、第２の光スイッチ部で光データ信号間の干渉を伴う結合を行うことで光データ信号の波形整形を行うことが可能である。
【００４９】
さらに第１及び第２の光スイッチ部５０２、５０３と光遅延部５０４によって、方路数及び各方路の分岐比、遅延時間を任意に制御することが可能となるため、より自由度の高い波形整形が可能であるという効果もある。
（第５の実施形態）
さらに、本発明の第５の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図６は第５の実施形態の光回路の構成を示す図である。図６に示す光回路６００は、光分岐部６０２、第１の光遅延部６０３、第１の光結合部６０４、第２の光遅延部６０６、第２の光結合部６０７、光伝送路６０８を備える。
【００５０】
光回路６００は、第２の光遅延部６０６及び第２の光結合部６０７を備える点で、第１の実施形態で説明した光回路１００と異なっている。
【００５１】
光回路６００は、光データ信号６０１を光分岐部６０２で４本に分岐する。光分岐部６０２は、分岐器６１１〜６１３を備える。
【００５２】
第１の光遅延部６０３は、分岐されたそれぞれの光データ信号に対して位相差と時間遅延を与える。第１の光結合部６０４は、結合器６２１〜６２３を備える。第１の光結合部６０４は、第１の光遅延部６０３から出力された光データ信号を干渉を伴って結合させる。第１の光結合部６０４における、各方路から入力された光データ信号を結合させる動作は、第１の実施形態で説明した光結合部１０４と同様である。結合器６２１〜６２３から出力される光データ信号６０９は、第２の光遅延部６０６によって時間遅延を与えられた後、光結合部６０７により光伝送路６０８と結合される。
【００５３】
光回路６００において、光結合部６０４を構成する結合器６２１〜６２３は、入力２ポート、出力２ポートのマルチモード干渉計である。ただし、結合器６２１〜６２３はマルチモード干渉計に限られず、例えば光方向性結合器でもよい。結合器６２１〜６２３としてマルチモード干渉計を用いた場合には、結合器の入力側の２ポートに入力された光データ信号の強度の和と、出力側の２ポートから出力される光データ信号の強度の和は等しくなる。すなわち、結合器６２１〜６２３としてマルチモード干渉計を用いることで、光結合部６０４における結合に伴う放射損失を低減される。
【００５４】
第２の光遅延部６０６は、光結合部６０４から出力される光データ信号６０９のそれぞれの遅延量を設定する。図６に示すように、光データ信号６０９は、結合器６２２及び６２３の出力のうち、結合器６２１への光路を構成しない側のそれぞれの出力と、結合器６２１の２本の出力とで構成される。そして、第２の光遅延部６０６は、光データ信号６０１のシンボル「１」が方路２〜方路４上で遅延されて生成されたビットのうち少なくとも１つが、方路１を伝搬したシンボル「１」と同一のタイミングで光結合部６０７へ入力されるように各光データ信号６０９の遅延量を設定する。このような構成により、方路１を伝搬したシンボル「１」のビットと、方路２〜方路４上を伝搬した少なくとも１つのシンボル「１」のビットとが、同一のタイミングで光結合部６０７で合流されて光伝送路６０８に出力される。
【００５５】
ここで、光伝送路６０８は例えばコア面積の比較的大きいマルチモードファイバである。第２の光遅延部６０６から出力された光データ信号がコア寸法の大きい光伝送路６０８に合流されるので、光結合部６０７においては干渉を伴わない。すなわち、光結合部６０７においては、第２の光遅延部から出力される光データ信号の光強度が加算された波形を持つ光データ信号が光伝送路６０８に出力される。
【００５６】
以上のように、第５の実施形態の光回路６００は入力された光データ信号を複数の光データ信号に分岐し、時間遅延及び位相差を与えた後、第１の光結合部で光データ信号間の干渉を伴う結合を行い、さらに、第２の光結合部で干渉を伴わない結合を行うことで波形整形を行っている。
【００５７】
このような構成を備える光回路６００は、第１の実施形態の光回路１００が奏する効果に加えて、光結合部６０４における結合に伴う放射損失を低減できるという効果を奏する。
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図７は第６の実施形態の光回路の構成を示す図である。
【００５８】
図７に示した光回路７００は、入力される光データ信号７０１に対し、光回路７０２を複数組み合わせることで波形整形を行う、光回路モジュールである。光回路７０２は、第１〜第５の実施形態で説明した光回路のいずれかであり、それぞれが異なる構成を備えていてもよい。
【００５９】
光回路７０２としては、光結合部における分岐比や光遅延部の設計等の異なる既存の光回路を用いることができる。また、光回路７０２として、例えば図４及び図５に示すように２本の入力あるいは出力を備える光回路を用いることにより、光回路７００は、光回路７０２が並列に配置された構成を備えることも可能である。
【００６０】
このような光回路７０２を複数組み合わせて所望の特性が得られるように光回路７００を構成することにより、第６の実施形態の光回路は、新しい光回路を作成することなく、所望の特性を備えた波形整形回路を容易に構成することが可能となるという効果を奏する。
（第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図８は第７の実施形態の光回路の構成を示す図である。光回路８００は、光回路８０２が光ファイバのコネクタ８０４内部に配置されている、光回路モジュールである。光回路８０２は、第１〜第６の実施形態で説明した光回路１００、３００〜７００のいずれかである。
【００６１】
図８においては、コネクタ８０４の両端から、入力側光ファイバ８０５の先端部と出力側光ファイバ８０３の先端部とが、光回路８０２を介して光路を形成するように挿入される。その結果、入力側光ファイバ８０１を伝搬してきた光データ信号８０１は光回路８０２に入力される。そして、光データ信号８０１は光回路８０２において波形整形される。波形整形された光データ信号８０６は、出力側光ファイバに入力されて伝搬する。このように、第１〜第６の各実施形態で説明した光回路を図８に示すようにコネクタ内部に配置することで、光コネクタの接続点において波形整形が可能となる。
【００６２】
具体的には、入力側光ファイバ８０５及び出力側光ファイバ８０３のそれぞれの先端部を、光コネクタで用いられるフェルール８０７、８０８を備える構成としてもよい。そして、フェルール８０７、８０８と嵌合するスリーブの中心軸上に光回路８０２の入出力部分が位置するように、光回路８０２がスリーブ内に配置されてもよい。このような構成を備えることで、光回路８０２と接触するようにスリーブにフェルール８０７、８０８を挿入するだけで光回路８００が容易に構成される。
【００６３】
第７の実施形態の光回路８００は、光回路８０２が備える波形整形に関する効果に加えて、光回路８０２を既存の光ファイバの接続部分に配置しているため運用中の装置やモジュールに容易に波形整形機能を導入できるという効果がある。
【００６４】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００６５】
例えば、入力された光データ信号が分岐された方路の本数は、各実施形態で説明した本数に限定されず、２本以上であれば制限はない。また、第３の実施形態で説明したマッハツェンダ型光干渉計を用いた構成は、他の実施形態で説明した光回路にも適用可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１  ＬＳＩ
２  駆動回路
３  面発光ダイオード
４  波形整形回路
５  マルチモードファイバ
６  光モジュール
７  光インターコネクション装置
１００、３００、５００、６００、７００、８００  光回路
１０１、１０７，３０１、４０１、５０１、６０１、７０１、８０１、８０６  光データ信号
１０２、３０２、６０２  光分岐部
１０３、３０３、５０４  光遅延部
１０４、３０４、６０４  光結合部
１０５、３０５、６０５、６０９、８０１  光データ信号
１１１〜１１３、６１１〜６１３  分岐器
１２１〜１２３、６２１〜６２３  結合器
４０２、５０２  第１の光スイッチ部
４０４  光位相変調部
４０３、５０３  第２の光スイッチ部
６０３  第１の光遅延部
６０６  第２の光遅延部
６０７  光結合部
６０８  光伝送路
７０２  ８０２  光回路
８０３  出力側光ファイバ
８０４  コネクタ
８０５  入力側光ファイバ
８０７、８０８  フェルール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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